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JP2005286778A - filter - Google Patents

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JP2005286778A
JP2005286778A JP2004099251A JP2004099251A JP2005286778A JP 2005286778 A JP2005286778 A JP 2005286778A JP 2004099251 A JP2004099251 A JP 2004099251A JP 2004099251 A JP2004099251 A JP 2004099251A JP 2005286778 A JP2005286778 A JP 2005286778A
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frequency
signal
circuit
voltage
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Application number
JP2004099251A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Aoyama
孝志 青山
Hiroshi Miyagi
弘 宮城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
NSC Co Ltd
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Nigata Semitsu Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Nigata Semitsu Co Ltd filed Critical Toyota Industries Corp
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Abstract

【課題】gmCフィルタを用いた減衰量の大きいフィルタをMOS集積回路基板上に形成できるようにする。
【解決手段】フィルタ11は、複数の相互コンダクタンスアンプgm1、gm2・・・とコンデンサC1,C2・・・からなり、特定帯域の信号を通過させる特性を有するgmCフィルタ13と、阻止帯域の高域側の信号を減衰させる特性を有するLPF12と、阻止帯域の低域側の信号を減衰させる特性を有するHPF14とからなる。フィルタ11を上記のように構成することで阻止帯域の減衰量が大きいバンドパスフィルタをMOS集積回路基板上に形成できる。
【選択図】 図1
A filter having a large attenuation using a gmC filter can be formed on a MOS integrated circuit substrate.
A filter 11 includes a plurality of transconductance amplifiers gm1, gm2,... And capacitors C1, C2,..., A gmC filter 13 having a characteristic of passing a signal in a specific band, and a high band in a stop band. The LPF 12 has a characteristic of attenuating the signal on the side, and the HPF 14 has a characteristic of attenuating the signal on the low band side of the stop band. By configuring the filter 11 as described above, a bandpass filter having a large stopband attenuation can be formed on the MOS integrated circuit substrate.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、MOS集積回路上に形成されるフィルタに関する。   The present invention relates to a filter formed on a MOS integrated circuit.

無線受信機の回路を集積化するために、従来、IC(集積回路)の外部に取り付けていたフィルタを能動フィルタで構成しIC上に形成することが考えられている。能動フィルタとしてはgmCフィルタ等が知られている。gmCフィルタの従来技術として以下のようなものがある。   In order to integrate the circuit of the wireless receiver, it has been considered that a filter attached to the outside of an IC (integrated circuit) is conventionally formed of an active filter and formed on the IC. As an active filter, a gmC filter or the like is known. The following is a conventional technique of the gmC filter.

特許文献1には、テレビの映像信号の帯域減衰フィルタを、可変電流源を有する2つの相互コンダクタンス回路で構成することで、制御電流源の電流の可変範囲を小さくし、かつ遮断周波数範囲を広げることが記載されている。
特許文献2には、能動帯域通過フィルタを第1及び第2の相互コンダクタンス増幅器で構成し、能動帯域減衰フィルタを第1及び第2の相互コンダクタンス増幅器と同一の第3及び第4の相互コンダクタンス増幅器で構成し、素子の利得特性に影響されない能動帯域減衰フィルタを実現することが記載されている。
In Patent Document 1, a band attenuation filter of a video signal of a television is configured by two transconductance circuits having variable current sources, thereby reducing the variable range of the current of the control current source and widening the cutoff frequency range. It is described.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228688 discloses a third and fourth transconductance amplifier in which an active bandpass filter is composed of first and second transconductance amplifiers and an active band attenuation filter is the same as the first and second transconductance amplifiers. And realizing an active band attenuating filter that is not affected by the gain characteristics of the element.

また、特許文献3には、バイカッド回路により構成したローパスフィルタとハイパスフィルタとを半導体集積回路上に形成して平坦な周波数特性を有するバンドパスフィルタを実現することが記載されている。
特開平8−330901号公報 特開平11−163677号公報 特開平8−172338号公報
Patent Document 3 describes that a low-pass filter and a high-pass filter constituted by a biquad circuit are formed on a semiconductor integrated circuit to realize a band-pass filter having flat frequency characteristics.
JP-A-8-330901 Japanese Patent Laid-Open No. 11-163677 JP-A-8-172338

gmCフィルタは、相互コンダクタンスgmを変化させることで、所望の周波数特性を有するフィルタを実現できる。しかしながら、gmCフィルタは、図3に示すように、トランジスタで発生するノイズで制限され、減衰量がある一定値以上大きくならないという欠点がある。   The gmC filter can realize a filter having a desired frequency characteristic by changing the mutual conductance gm. However, as shown in FIG. 3, the gmC filter is limited by noise generated in the transistor, and has a drawback that the attenuation does not increase beyond a certain value.

通信機の分野、例えば、ラジオ受信機においては、ミキサ回路の後段に配置されるIF信号(中間周波信号)を取り出すIFフィルタは、ノイズマージンを大きくするために阻止帯域の減衰量を大きくすることが望まれる。
本発明の課題は、gmCフィルタを用いた減衰量の大きいフィルタをMOS集積回路基板上に形成できるようにすることである。
In the field of communication equipment, for example, radio receivers, IF filters that extract IF signals (intermediate frequency signals) placed after the mixer circuit should increase the attenuation of the stopband to increase the noise margin. Is desired.
An object of the present invention is to enable a filter with a large attenuation using a gmC filter to be formed on a MOS integrated circuit substrate.

本発明のフィルタは、特定帯域の周波数の信号を通過させ、特定帯域外の周波数の信号を減衰させる特性を有するgmCフィルタと、前記gmCフィルタの阻止帯域の低域側の周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるハイパスフィルタと、前記gmCフィルタの阻止帯域の高域側の周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるローパスフィルタとをMOS集積回路基板上に形成した。   The filter of the present invention attenuates a gmC filter having a characteristic of allowing a signal having a frequency in a specific band to pass and attenuating a signal having a frequency outside the specific band, and a signal having a frequency on the lower side of the stop band of the gmC filter. A high-pass filter composed of a passive element having characteristics and a low-pass filter composed of a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a frequency higher than the stop band of the gmC filter were formed on a MOS integrated circuit substrate.

この発明によれば、gmCフィルタにより通過帯域の周波数を決め、阻止帯域の信号を受動素子からなるハイパスフィルタとローパスフィルタで減衰させているので周波数精度が高く、かつ減衰量の大きいバンドパスフィルタをMOS集積回路基板上に形成できる。
本発明の他の態様は、上記の発明において、前記gmCフィルタは、差動増幅回路と、前記差動増幅回路の同相電圧を検出する同相電圧検出回路と、前記同相電圧検出回路により検出される同相電圧と所定の基準値とに基づいて、前記差動増幅回路の同相電圧が基準値に近づくように前記差動増幅回路のバイアスを制御するバイアス制御回路とを有する相互コンダクタンスアンプを備える。
According to the present invention, since the passband frequency is determined by the gmC filter and the stopband signal is attenuated by the high-pass filter and the low-pass filter made of passive elements, the bandpass filter having high frequency accuracy and a large attenuation is obtained. It can be formed on a MOS integrated circuit substrate.
According to another aspect of the present invention, in the above invention, the gmC filter is detected by a differential amplifier circuit, a common-mode voltage detection circuit that detects a common-mode voltage of the differential amplifier circuit, and the common-mode voltage detection circuit. A transconductance amplifier having a bias control circuit that controls the bias of the differential amplifier circuit so that the common-mode voltage of the differential amplifier circuit approaches a reference value based on the common-mode voltage and a predetermined reference value.

このように構成することで、相互コンダクタンスアンプの出力の直流電位の変動を抑え、gmCフィルタの特性を向上させることができる。
なお、上記の同相電圧検出回路は、例えば、図2のバッファ回路23と抵抗R1,R2とソースフォロア24とに対応し、バイアス制御回路は、図2の比較回路25とMOSトランジスタQ3,Q4とに対応する。
With this configuration, it is possible to suppress the fluctuation of the DC potential of the output of the mutual conductance amplifier and improve the characteristics of the gmC filter.
The above-mentioned common-mode voltage detection circuit corresponds to, for example, the buffer circuit 23, resistors R1 and R2, and the source follower 24 shown in FIG. 2, and the bias control circuit includes the comparison circuit 25 and MOS transistors Q3 and Q4 shown in FIG. Corresponding to

本発明の他の態様は、前記gmCフィルタは、180°の位相差を有する信号が入力される第1及び第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの出力電圧がゲートに入力し、互いのソース間に少なくとも2個の抵抗が直列に接続された第3及び第4のMOSトランジスタと、前記2個の抵抗の中点の電圧に対応した電圧と所定の基準値とを比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づいて前記第1及び第2のMOSトランジスタの同相出力電圧が基準値に近づくように制御するバイアス制御回路とからなる相互コンダクタンスアンプを有する。   According to another aspect of the present invention, the gmC filter includes a first MOS transistor and a second MOS transistor to which a signal having a phase difference of 180 ° is input, and an output voltage of the first and second MOS transistors at a gate. A third MOS transistor and a fourth MOS transistor having at least two resistors connected in series between their sources, a voltage corresponding to the midpoint voltage of the two resistors, and a predetermined reference value. A transconductance amplifier including a comparison circuit for comparison and a bias control circuit for controlling the common-mode output voltages of the first and second MOS transistors to approach a reference value based on a comparison result of the comparison circuit;

このように構成することで、相互コンダクタンスアンプの出力の直流電位の変動を抑え、gmCフィルタの特性を向上させることができる。
なお、上記の比較回路は、例えば、図2の比較回路25に対応し、バイアス制御回路は、図2のMOSトランジスタQ3,Q4に対応する。
With this configuration, it is possible to suppress the fluctuation of the DC potential of the output of the mutual conductance amplifier and improve the characteristics of the gmC filter.
The above comparison circuit corresponds to, for example, the comparison circuit 25 in FIG. 2, and the bias control circuit corresponds to the MOS transistors Q3 and Q4 in FIG.

本発明の他のフィルタは、特定周波数以上の信号を通過させ、特定周波数より低い周波数の信号を減衰させる特性を有するgmCファイルと、前記特定周波数より低い周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるなるハイパスフィルタとをMOS集積回路基板上に形成した。   Another filter of the present invention includes a gmC file having a characteristic of passing a signal having a frequency higher than a specific frequency and attenuating a signal having a frequency lower than the specific frequency, and a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a frequency lower than the specific frequency. A high-pass filter made of is formed on a MOS integrated circuit substrate.

この発明によれば、阻止帯域の減衰量が大きく、かつ周波数精度の高いハイパスフィルタをMOS集積回路基板上に形成できる。
本発明の他のフィルタは、特定周波数以下の信号を通過させ、特定周波数より高い周波数の信号を減衰させる特性を有するgmCファイルと、前記特定周波数より高い周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるローパスフィルタとをMOS集積回路基板上に形成した。
According to the present invention, a high-pass filter having a large stopband attenuation and high frequency accuracy can be formed on a MOS integrated circuit substrate.
Another filter of the present invention includes a gmC file having a characteristic of passing a signal having a frequency lower than a specific frequency and attenuating a signal having a frequency higher than the specific frequency, and a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a frequency higher than the specific frequency. A low-pass filter consisting of the following was formed on a MOS integrated circuit substrate.

この発明によれば、阻止帯域の減衰量が大きく、かつ周波数精度の高いローパスフィルタをMOS集積回路基板上に形成できる。   According to the present invention, a low-pass filter having a large stopband attenuation and high frequency accuracy can be formed on a MOS integrated circuit substrate.

本発明によれば、gmCフィルタと受動フィルタを組み合わせることで周波数精度が高く、かつ阻止帯域の信号の減衰量が大きいフィルタをMOS集積回路基板上に形成できる。   According to the present invention, by combining the gmC filter and the passive filter, a filter with high frequency accuracy and a large attenuation amount of the signal in the stop band can be formed on the MOS integrated circuit substrate.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、実施の形態のフィルタの構成を示す図である。
以下に述べるgmCフィルタ13、ローパスフィルタ12及びハイパスフィルタ14は、pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタを形成できるCMOSプロセスにより製造される半導体集積回路、例えば、FM、AMラジオ受信機用半導体集積回路基板上に搭載される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a filter according to the embodiment.
The gmC filter 13, the low-pass filter 12, and the high-pass filter 14 described below are semiconductor integrated circuits manufactured by a CMOS process capable of forming p-channel MOS transistors and n-channel MOS transistors, for example, semiconductor integrated circuits for FM and AM radio receivers. Mounted on the board.

図1において、実施の形態のIFフィルタ11は、ラジオ受信機等のミキサ回路の後段に配置されるフィルタであり、IF信号を通過させ、他の周波数の信号を阻止する特性を有する。
IFフィルタ11は、gmCフィルタ13と、その後段に接続されるローパスフィルタ(以下、LPFとする)12とハイパスフィルタ(以下、HPFとする)14とで構成される。
In FIG. 1, an IF filter 11 according to the embodiment is a filter disposed at a subsequent stage of a mixer circuit such as a radio receiver, and has a characteristic of passing an IF signal and blocking signals of other frequencies.
The IF filter 11 includes a gmC filter 13, a low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) 12 and a high-pass filter (hereinafter referred to as HPF) 14 connected to the subsequent stage.

LPF12は、抵抗とコンデンサの受動素子からなるフィルタであり、特定周波数(例えば、抵抗値と容量の誤差を考慮して決める、gmCフィルタ13の通過帯域の上限の周波数より所定周波数高い周波数)以下の信号を通過させ、その特定周波数より高い周波数(阻止帯域の高域側)の信号を減衰させる特性を有する。   The LPF 12 is a filter composed of a passive element of a resistor and a capacitor, and has a specific frequency (for example, a frequency that is higher than the upper limit frequency of the pass band of the gmC filter 13 determined in consideration of an error between the resistance value and the capacitance) or less. It has a characteristic of allowing a signal to pass through and attenuating a signal having a frequency higher than the specific frequency (the high frequency side of the stop band).

gmCフィルタ13は、複数の相互コンダクタンスアンプgm1、gm2・・・とコンデンサC1,C2・・・からなり、特定帯域の信号を通過させ、帯域外の信号を減衰させる特性を有する。gmCフィルタ13は、コンダクタンスアンプgm1,gm2・・・の相互コンダクタンスgmを変化させることにより、フィルタの周波数特性を変化させることができるので、設計周波数(目的とするIF信号の周波数)を中心とする通過帯域特性を有する周波数精度の高いバンドパスフィルタを実現できる。   The gmC filter 13 includes a plurality of transconductance amplifiers gm1, gm2,... and capacitors C1, C2,..., and has a characteristic of allowing a signal in a specific band to pass and attenuating a signal outside the band. Since the gmC filter 13 can change the frequency characteristics of the filter by changing the mutual conductance gm of the conductance amplifiers gm1, gm2,..., the gmC filter 13 is centered on the design frequency (frequency of the target IF signal). A bandpass filter having passband characteristics and high frequency accuracy can be realized.

HPF14は、抵抗とコンデンサの受動素子からなるフィルタであり、特定周波数(例えば、抵抗値と容量の誤差を考慮して決める、gmCフィルタ13の通過帯域の下限の周波数より所定周波数低い周波数)以上の周波数の信号を通過させ、その特定周波数より低い周波数(阻止帯域の低域側)の信号を減衰させる特性を有する。   The HPF 14 is a filter composed of a passive element of a resistor and a capacitor, and has a specific frequency (for example, a frequency lower than a lower limit frequency of the pass band of the gmC filter 13 determined in consideration of an error in resistance value and capacitance) or more. It has a characteristic of allowing a signal having a frequency to pass therethrough and attenuating a signal having a frequency lower than the specific frequency (lower side of the stop band).

IFフィルタ11を上記のように構成することで、周波数精度の高いgmCフィルタ13により目的とするIF信号が選択され、阻止帯域の信号は、gmCフィルタとHPF14とLPF12により減衰されるのでIF信号以外の信号を十分に減衰させることができる。
図2は、本実施の形態に係る相互コンダクタンスアンプの構成例を示す図である。
By configuring the IF filter 11 as described above, the target IF signal is selected by the gmC filter 13 with high frequency accuracy, and the signal in the stop band is attenuated by the gmC filter, the HPF 14 and the LPF 12, and therefore other than the IF signal. Can be sufficiently attenuated.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the transconductance amplifier according to the present embodiment.

同図に示すコンダクタンスアンプは、MOSトランジスタQ1〜Q4と電流源I1とで構成される差動増幅回路21と、差動増幅回路21へのバイアスを制御するためのCMFB(Common Mode Feed Back)回路22とで構成される。
CMFB回路22は、MOSトランジスタQ5及びQ6で構成されるバッファ回路23を介して差動増幅回路21の出力端に接続された抵抗R1及びR2と、抵抗R1とR2の中点からの出力とリファレンス電圧Vrefに応じたMOSトランジスタQ7の出力とを入力とするMOSトランジスタQ8及びQ9で構成されたソースフォロア24と、ソースフォロア24からの出力を入力とするMOSトランジスタQ10〜Q12で構成される比較回路25と、比較回路25からの出力端とMOSトランジスタQ9のゲートとに接続して位相補償を行うための位相補償回路(コンデンサC1)とを少なくとも有する。
The conductance amplifier shown in FIG. 1 includes a differential amplifier circuit 21 composed of MOS transistors Q1 to Q4 and a current source I1, and a CMFB (Common Mode Feed Back) circuit for controlling the bias to the differential amplifier circuit 21. 22.
The CMFB circuit 22 includes resistors R1 and R2 connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 21 through a buffer circuit 23 composed of MOS transistors Q5 and Q6, and an output from the middle point of the resistors R1 and R2 and a reference. A comparison circuit composed of a source follower 24 composed of MOS transistors Q8 and Q9 that receive the output of the MOS transistor Q7 corresponding to the voltage Vref, and a MOS transistor Q10 to Q12 that receives the output from the source follower 24. 25, and a phase compensation circuit (capacitor C1) for performing phase compensation by connecting to the output terminal from the comparison circuit 25 and the gate of the MOS transistor Q9.

差動増幅回路21では、入力電圧Vin、VipがMOSトランジスタQ1及びQ2のそれぞれのゲートに印加されると、印加電圧に応じた電圧が出力端子に出力電圧Vop、Vonとして出力される。
出力電圧Vop、Vonは、MOSトランジスタQ5及びQ6で構成されるバッファ回路23を介してそれぞれ抵抗R1、R2に入力され、中点電圧Vmが取り出される。抵抗R1の抵抗値と抵抗R2の抵抗値とは同じ値に設定されているので、抵抗R1とR2との中点から出力信号をとることによってMOSトランジスタQ5のソース電圧とQ6のソース電圧との中点電圧Vmを得ている。
In the differential amplifier circuit 21, when the input voltages Vin and Vip are applied to the gates of the MOS transistors Q1 and Q2, voltages corresponding to the applied voltages are output to the output terminals as the output voltages Vop and Von.
The output voltages Vop and Von are respectively input to the resistors R1 and R2 through the buffer circuit 23 composed of the MOS transistors Q5 and Q6, and the midpoint voltage Vm is taken out. Since the resistance value of the resistor R1 and the resistance value of the resistor R2 are set to the same value, by taking an output signal from the middle point between the resistors R1 and R2, the source voltage of the MOS transistor Q5 and the source voltage of Q6 are A midpoint voltage Vm is obtained.

バッファ回路23を介して入力される中点電圧Vmとリファレンス電圧Vrefとは、ソースフォロア24を介してバッファ回路23による電圧降下分の補償を行った後にそれぞれ比較回路25を構成するMOSトランジスタQ10及びQ11のゲートに入力される。   The midpoint voltage Vm and the reference voltage Vref input through the buffer circuit 23 are compensated for by the buffer circuit 23 via the source follower 24, and then the MOS transistor Q10 and the MOS transistor Q10 constituting the comparison circuit 25, respectively. Input to the gate of Q11.

ここで、MOSトランジスタQ3とQ4とQ12とはカレントミラー回路で構成される電流源であるので、比較回路25による比較結果に応じた電圧の変化はMOSトランジスタQ12を介してMOSトランジスタQ3及びQ4に伝達される。したがって、MOSトランジスタQ3及びQ4のゲート電圧が変化するのでMOSトランジスタQ1及びQ2に流れる電流が変化してコンダクタンスアンプの直流バイアス電圧がリファレンス電圧Vrefと同じになるように調整される。   Here, since the MOS transistors Q3, Q4, and Q12 are current sources configured by current mirror circuits, the voltage change according to the comparison result by the comparison circuit 25 is applied to the MOS transistors Q3 and Q4 via the MOS transistor Q12. Communicated. Therefore, since the gate voltages of the MOS transistors Q3 and Q4 change, the current flowing through the MOS transistors Q1 and Q2 changes, and the DC bias voltage of the conductance amplifier is adjusted to be the same as the reference voltage Vref.

例えば、出力電圧Vop、Vonの電位が上昇すると、差動増幅回路21の出力端にバッファ回路23を介して接続されている抵抗R1及びR2の中点電圧Vmも上昇する。中点電圧Vmが上昇することによってMOSトランジスタQ9のゲート電圧が上昇するので、比較回路25を構成するMOSトランジスタQ11のゲート電圧が上昇し、Q11のドレイン−ソース間の電流が増加する。   For example, when the potentials of the output voltages Vop and Von increase, the midpoint voltage Vm of the resistors R1 and R2 connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 21 via the buffer circuit 23 also increases. Since the gate voltage of the MOS transistor Q9 rises due to the rise of the midpoint voltage Vm, the gate voltage of the MOS transistor Q11 constituting the comparison circuit 25 rises, and the current between the drain and source of Q11 increases.

比較回路25を構成するMOSトランジスタQ10及びQ11は、ソース側に電流源が接続されているので、MOSトランジスタQ11のドレイン−ソース間の電流が増加すると、それに応じてMOSトランジスタのドレイン−ソース間の電流が減少し、MOSトランジスタQ12のドレイン電圧が上昇する。MOSトランジスタQ12のドレイン電圧の電圧上昇に応じて、差動増幅回路21を構成するMOSトランジスタQ3及びQ4のゲート電圧が上昇するので、ソース−ドレイン間の抵抗(電圧降下)が大きくなる。その結果、差動増幅回路21の出力電圧が下降し、中点電圧Vmとリファレンス電圧Vrefとが同じになるように調整されることとなる。   Since the MOS transistors Q10 and Q11 constituting the comparison circuit 25 are connected to the current source on the source side, when the current between the drain and source of the MOS transistor Q11 increases, the current between the drain and source of the MOS transistor is correspondingly increased. The current decreases and the drain voltage of MOS transistor Q12 increases. As the drain voltage of the MOS transistor Q12 rises, the gate voltages of the MOS transistors Q3 and Q4 constituting the differential amplifier circuit 21 rise, so that the source-drain resistance (voltage drop) increases. As a result, the output voltage of the differential amplifier circuit 21 decreases, and the midpoint voltage Vm and the reference voltage Vref are adjusted to be the same.

以上に述べたように、差動増幅回路21からの出力電圧の直流バイアス電圧は、MOSトランジスタQ7のゲートに入力されるリファレンス電圧Vrefと比較回路25で比較され、直流バイアスの変動に応じてその変動分を打ち消すように差動増幅回路21にフィードバックされるので直流バイアス電圧が一定となる。   As described above, the DC bias voltage of the output voltage from the differential amplifier circuit 21 is compared with the reference voltage Vref input to the gate of the MOS transistor Q7 by the comparison circuit 25, and the DC bias voltage is changed according to the fluctuation of the DC bias. Since the feedback is fed back to the differential amplifier circuit 21 so as to cancel the fluctuation, the DC bias voltage becomes constant.

ここで、MOSトランジスタQ3及びQ4で構成された差動増幅回路21の定電流源は、一般にハイインピーダンスであるためバッファ回路23を介さずに上記差動増幅回路21の出力端と抵抗R1及びR2とを接続すると、コンダクタンスアンプの出力ゲインが低下してしまう。   Here, since the constant current source of the differential amplifier circuit 21 composed of the MOS transistors Q3 and Q4 is generally high impedance, the output terminal of the differential amplifier circuit 21 and the resistors R1 and R2 do not pass through the buffer circuit 23. And the output gain of the conductance amplifier decreases.

一般に差動増幅回路21を含むオペアンプは、出力側インピーダンスは無限大が理想であるが、差動増幅回路21の出力端に抵抗R1及びR2を直接接続すると、抵抗R1と抵抗R2との中点は所定の基準電圧となるようにフィードバック制御されて交流的に変化しない回路ノードとなり、交流的に変化しない回路ノードは電源やGNDに接続されていることと等価と考えられるので抵抗R1と抵抗R2との中点電圧Vmは等価的に電源電圧Vddと同電位とみなすことができ、MOSトランジスタQ3と抵抗R1、MOSトランジスタQ4と抵抗R2がそれぞれ並列に接続されることと等価となってしまう。したがって、出力側インピーダンスが低下するとともに出力ゲインが低下してしまうこととなる。また、上記の様にバッファ回路23を介さずに差動増幅回路21の出力側と抵抗R1及びR2とを接続した構成のコンダクタンスアンプによってBPFを構成した場合には、コンダクタンスアンプの出力インピーダンスが低下するとともに出力ゲインが低下するために、BPFの周波数通過帯域でのゲインが低下してしまうという問題が生じる。   In general, an operational amplifier including the differential amplifier circuit 21 is ideally designed to have an infinite output-side impedance. However, if the resistors R1 and R2 are directly connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 21, the middle point between the resistor R1 and the resistor R2 is used. Is a circuit node that is feedback-controlled so as to have a predetermined reference voltage and does not change in an alternating manner, and a circuit node that does not change in an alternating manner is considered to be equivalent to being connected to a power supply or GND, so that the resistor R1 and the resistor R2 Can be regarded as equivalent to the power supply voltage Vdd, which is equivalent to the MOS transistor Q3 and the resistor R1, and the MOS transistor Q4 and the resistor R2 being connected in parallel. Therefore, the output side impedance is lowered and the output gain is lowered. Further, when the BPF is configured by the conductance amplifier having the configuration in which the output side of the differential amplifier circuit 21 and the resistors R1 and R2 are connected without using the buffer circuit 23 as described above, the output impedance of the conductance amplifier is lowered. In addition, since the output gain decreases, there arises a problem that the gain in the frequency pass band of the BPF decreases.

そこで、本実施の形態に係るコンダクタンスアンプでは、同図に示すように差動増幅回路21の出力側にバッファ回路23を介して抵抗R1及びR2を接続している。このような構成にすることによって、出力側インピーダンスが低下することを防止するとともに出力ゲインの低下を防止することが可能となる。したがって、本実施の形態に係るコンダクタンスアンプを用いてBPFを構成した場合には、BPFの周波数通過帯域のゲインが低下することを防止することが可能となる。   Therefore, in the conductance amplifier according to the present embodiment, resistors R1 and R2 are connected to the output side of the differential amplifier circuit 21 via the buffer circuit 23 as shown in FIG. With such a configuration, it is possible to prevent the output side impedance from being lowered and to prevent the output gain from being lowered. Therefore, when the BPF is configured using the conductance amplifier according to the present embodiment, it is possible to prevent the gain of the BPF frequency passband from being lowered.

さらに、本実施の形態に係るコンダクタンスアンプは、ソースフォロア4の入力端であるMOSトランジスタQ9のゲートと比較回路25の出力端であるMOSトランジスタQ10のドレインとがコンデンサC1を介して接続されている。比較回路25の出力端であるMOSトランジスタQ10のドレイン電圧をソースフォロア24の入力端であるMOSトランジスタQ9のゲート電圧にフィードバックすることによって、差動増幅回路21の出力端とCMFBによって入力される差動増幅回路21の電流源を構成するMOSトランジスタとの間の位相を効率的に補償することが可能となる。したがって、本実施例に係るコンダクタンスアンプを発振することなく安定に動作させることが可能となる。 なお、コンダクタンスアンプのgmは、電流源I1〜I5の電流を変化させることで調整することができる。   Furthermore, in the conductance amplifier according to the present embodiment, the gate of the MOS transistor Q9, which is the input terminal of the source follower 4, and the drain of the MOS transistor Q10, which is the output terminal of the comparison circuit 25, are connected via the capacitor C1. . By feeding back the drain voltage of the MOS transistor Q10, which is the output terminal of the comparison circuit 25, to the gate voltage of the MOS transistor Q9, which is the input terminal of the source follower 24, the difference input by the CMFB and the output terminal of the differential amplifier circuit 21 It is possible to efficiently compensate for the phase between the MOS transistor constituting the current source of the dynamic amplifier circuit 21. Therefore, the conductance amplifier according to this embodiment can be stably operated without oscillating. The gm of the conductance amplifier can be adjusted by changing the currents of the current sources I1 to I5.

上述した実施の形態のCMFB付きコンダクタンスアンプによれば、差動増幅回路21の出力電圧の直流電位の変動を抑えることができる。これにより、コンダクタンスアンプgm1,gm2等の動作を安定化して設計値通りのフィルタ特性を有するgmCフィルタを実現できる。   According to the conductance amplifier with CMFB of the above-described embodiment, fluctuations in the DC potential of the output voltage of the differential amplifier circuit 21 can be suppressed. As a result, it is possible to realize a gmC filter having the filter characteristics as designed by stabilizing the operations of the conductance amplifiers gm1, gm2, and the like.

本発明は、上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても良い。
(1)本発明は、gmCフィルタを用いたBPFに限らず、ハイパス特性を有するgmCフィルタと、抵抗とコンデンサの受動素子からなるHPFとを組み合わせてハイパスフィルタを構成しても良いし、ローパス特性を有するgmCフィルタと、受動素子からなるLPFとを組み合わせローパスフィルタを構成しても良い。
(2)コンダクタンスアンプは、実施の形態に示した回路に限らず、他のCMFB回路を用いたものでも良い。
(3)本発明は、ラジオ受信機用の半導体集積回路に限らず、無線通信機及びその他の装置のMOS集積回路にも適用できる。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and may be configured as follows.
(1) The present invention is not limited to a BPF using a gmC filter, and a high-pass filter may be configured by combining a gmC filter having a high-pass characteristic and an HPF composed of a passive element of a resistor and a capacitor. A low-pass filter may be configured by combining a gmC filter having a low-pass filter and an LPF composed of passive elements.
(2) The conductance amplifier is not limited to the circuit shown in the embodiment, and may be one using another CMFB circuit.
(3) The present invention can be applied not only to a semiconductor integrated circuit for a radio receiver but also to a MOS integrated circuit of a radio communication device and other devices.

実施の形態のフィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filter of embodiment. 実施の形態のコンダクタンスアンプの回路図である。It is a circuit diagram of the conductance amplifier of an embodiment. gmCフィルタの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of a gmC filter.

符号の説明Explanation of symbols

11 フィルタ
12 LPF
13 gmCフィルタ
14 HPF
21 差動増幅回路
22 CMFB回路
23 バッファ回路
24 ソースフォロワ
25 比較回路
I1〜I5 電流源



11 Filter 12 LPF
13 gmC filter 14 HPF
21 differential amplifier circuit 22 CMFB circuit 23 buffer circuit 24 source follower 25 comparison circuit I1 to I5 current source



Claims (7)

特定帯域の周波数の信号を通過させ、特定帯域外の周波数の信号を減衰させる特性を有するgmCファイルと、
前記gmCフィルタの阻止帯域の低域側の周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるハイパスフィルタと、
前記gmCフィルタの阻止帯域の高域側の周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるローパスフィルタとをMOS集積回路基板上に形成したフィルタ。
A gmC file having a characteristic of passing a signal of a frequency in a specific band and attenuating a signal of a frequency outside the specific band;
A high-pass filter comprising a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a frequency on a low frequency side of the stop band of the gmC filter;
A filter in which a low-pass filter made of a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a high frequency side of the stop band of the gmC filter is formed on a MOS integrated circuit substrate.
前記gmCフィルタは、
差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の同相電圧を検出する同相電圧検出回路と、
前記同相電圧検出回路により検出される同相電圧と所定の基準値とに基づいて、前記差動増幅回路の同相電圧が基準値に近づくように前記差動増幅回路のバイアスを制御するバイアス制御回路とからなる相互コンダクタンスアンプを有する請求項1記載のフィルタ。
The gmC filter is
A differential amplifier circuit;
A common-mode voltage detection circuit for detecting a common-mode voltage of the differential amplifier circuit;
A bias control circuit that controls the bias of the differential amplifier circuit so that the common-mode voltage of the differential amplifier circuit approaches a reference value based on the common-mode voltage detected by the common-mode voltage detection circuit and a predetermined reference value; The filter according to claim 1, comprising a transconductance amplifier comprising:
前記gmCフィルタは、
180°の位相差を有する信号が入力される第1及び第2のMOSトランジスタと、
前記第1及び第2のMOSトランジスタの出力電圧がゲートに入力し、互いのソース間に少なくとも2個の抵抗が直列に接続された第3及び第4のMOSトランジスタと、
前記2個の抵抗の中点の電圧に対応した電圧と所定の基準値とを比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて前記第1及び第2のMOSトランジスタの同相出力電圧が基準値に近づくように制御するバイアス制御回路とからなる相互コンダクタンスアンプを有する請求項1記載のフィルタ。
The gmC filter is
First and second MOS transistors to which signals having a phase difference of 180 ° are input;
Third and fourth MOS transistors in which output voltages of the first and second MOS transistors are input to the gates, and at least two resistors are connected in series between the sources;
A comparison circuit that compares a voltage corresponding to the midpoint voltage of the two resistors with a predetermined reference value;
2. The filter according to claim 1, further comprising a transconductance amplifier including a bias control circuit that controls the common-mode output voltages of the first and second MOS transistors to approach a reference value based on a comparison result of the comparison circuit.
前記2個の抵抗の中点の電圧がゲートに入力される第1のpチャネルMOSトランジスタと、基準電圧がゲートに入力される第2のpチャネルMOSトランジスタとを有し、
前記比較回路は、前記第1のpチャネルMOSトランジスタと第2のpチャネルMOSトランジスタのソース電圧を比較して、比較結果に応じた電圧を前記バイアス制御回路に出力する請求項3記載のフィルタ。
A first p-channel MOS transistor in which the voltage at the midpoint of the two resistors is input to the gate; and a second p-channel MOS transistor in which the reference voltage is input to the gate;
4. The filter according to claim 3, wherein the comparison circuit compares the source voltages of the first p-channel MOS transistor and the second p-channel MOS transistor and outputs a voltage corresponding to the comparison result to the bias control circuit.
前記バイアス制御回路は、前記第1及び第2のMOSトランジスタのドレインと電源との間に接続された第5及び第6のMOSトランジスタからなり、前記比較回路の出力電圧により前記第5及び第6のMOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧が制御され、前記第1及び第2のMOSトランジスタの同相出力電圧が基準値に近づくように制御する請求項4記載のフィルタ。   The bias control circuit includes fifth and sixth MOS transistors connected between the drains of the first and second MOS transistors and a power supply, and the fifth and sixth MOS transistors are controlled by the output voltage of the comparison circuit. 5. The filter according to claim 4, wherein the source-drain voltage of the first and second MOS transistors is controlled so that the common-mode output voltage of the first and second MOS transistors approaches a reference value. 特定周波数以上の信号を通過させ、特定周波数より低い周波数の信号を減衰させる特性を有するgmCファイルと、
前記特定周波数より低い周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるなるハイパスフィルタとをMOS集積回路基板上に形成したフィルタ。
A gmC file having a characteristic of passing a signal at a specific frequency or higher and attenuating a signal having a frequency lower than the specific frequency;
A filter in which a high-pass filter composed of a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a frequency lower than the specific frequency is formed on a MOS integrated circuit substrate.
特定周波数以下の信号を通過させ、特定周波数より高い周波数の信号を減衰させる特性を有するgmCファイルと、
前記特定周波数より高い周波数の信号を減衰させる特性を有する受動素子からなるローパスフィルタとをMOS集積回路基板上に形成したフィルタ。

A gmC file having a characteristic of passing a signal below a specific frequency and attenuating a signal having a frequency higher than the specific frequency;
A filter in which a low-pass filter made of a passive element having a characteristic of attenuating a signal having a frequency higher than the specific frequency is formed on a MOS integrated circuit substrate.

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